中冶東方承建榆鋼120t轉(zhuǎn)爐煉鋼工程設(shè)計創(chuàng)新與優(yōu)化

    發(fā)布日期：2012-11-26

中冶東方控股有限公司擁有一支技術(shù)素質(zhì)高、綜合能力強、對煉鋼工程設(shè)計和工程總承包具有高度責(zé)任心和豐富經(jīng)驗的專業(yè)隊伍。從中冶東方（其前身為包頭鋼鐵設(shè)計研究總院）建立伊始就一直致力于煉鋼工程的設(shè)計與建設(shè)，上世紀(jì)80年代在國內(nèi)率先成功開發(fā)出了轉(zhuǎn)爐煉鋼車間系列設(shè)計軟件，為設(shè)計大中型轉(zhuǎn)爐提供了良好的平臺，經(jīng)過上世紀(jì)90年代設(shè)計中小轉(zhuǎn)爐的技術(shù)積累后，進入本世紀(jì)尤其是近年來中冶東方設(shè)計和總承包的50t以上轉(zhuǎn)爐已達到110座，其中120t~250t大型轉(zhuǎn)爐達到41座，先后榮獲5項國家級優(yōu)秀工程勘察設(shè)計獎及多項省部級優(yōu)秀工程設(shè)計獎；中冶東方一貫注重設(shè)計優(yōu)化和技術(shù)創(chuàng)新，在轉(zhuǎn)爐工程設(shè)計中成功的采用了煉鐵、煉鋼短流程、緊湊型布置，一罐到底運輸鐵水，連鑄坯輥道熱送熱裝軋鋼，全交流傾動及氧槍升降系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐下連接系統(tǒng)、干式除塵系統(tǒng)、自動化智能煉鋼系統(tǒng)、氣動擋渣系統(tǒng)等先進技術(shù)。在轉(zhuǎn)爐煉鋼工程設(shè)計與建設(shè)方面擁有30t～250t轉(zhuǎn)爐各個噸級煉鋼廠實際設(shè)計經(jīng)驗，可以為國內(nèi)外客戶提供優(yōu)質(zhì)的煉鋼工程咨詢、設(shè)計、供貨及工程總承包等全方位的服務(wù)，以一流的技術(shù)水平和優(yōu)質(zhì)的技術(shù)服務(wù)實現(xiàn)與客戶的共同發(fā)展。

本文主要介紹中冶東方在酒鋼集團榆鋼支持地震災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建項目120轉(zhuǎn)爐煉鋼工程中的設(shè)計創(chuàng)新和優(yōu)化。

工程概況

酒鋼集團榆鋼支持地震災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建項目，結(jié)合榆鋼淘汰落后裝備、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級、提高經(jīng)濟效益的具體要求，符合甘肅省“工業(yè)強省”之振興甘肅省冶金支柱產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略，有利于甘肅省災(zāi)后經(jīng)濟振興。對培育壯大西部特色產(chǎn)業(yè)，促進西北地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。

工程分二期建設(shè)：一期生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)約270萬噸坯，建設(shè)的主要內(nèi)容為：兩套120t轉(zhuǎn)爐、兩套鋼包在線吹氬喂絲站、一套130t雙工位LF爐、兩臺7機7流小方坯連鑄機及相應(yīng)公輔配套設(shè)施；二期建設(shè)完成后煉鋼連鑄車間產(chǎn)能將達到450萬噸左右。一期工程在立足于生產(chǎn)高質(zhì)量建材用鋼的基礎(chǔ)上，結(jié)合業(yè)主投資要求，在嚴(yán)格控制概算的前提下，盡可能多的應(yīng)用（或預(yù)留）先進生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備，在滿足一期產(chǎn)品生產(chǎn)需求的情況下盡量多的為項目二期開發(fā)高品質(zhì)及高附加值鋼種做準(zhǔn)備。本工程一期建設(shè)已于2012年8月底結(jié)束，煉鋼車間于2012年10月25日正式開始試生產(chǎn)。

中冶東方負責(zé)全廠總圖管理以及煉鋼、軋鋼及全廠配套公輔系統(tǒng)的設(shè)計工作，并比總承包形式承攬了其中的煤氣柜工程、污水處理工程及軋鋼加熱爐工程。

設(shè)計創(chuàng)新及優(yōu)化之一：工藝設(shè)計

本工程煉鋼車間工藝布置緊湊，車間利用率高，在滿足生產(chǎn)需求的前提下煉鋼車間占地面積僅相當(dāng)于同等規(guī)模煉鋼車間占地面積的2/3，在榆鋼現(xiàn)有總圖條件下充分體現(xiàn)了整體緊湊布局的設(shè)計理念。

煉鐵與煉鋼之間鐵水運輸采用“一罐到底”方式，從煉鐵出鐵廠區(qū)域通過鐵路運至煉鋼車間加料跨區(qū)域，經(jīng)吊車吊運直接兌入轉(zhuǎn)爐。相比傳統(tǒng)鐵水供應(yīng)制度，提高了入爐鐵水溫度，減少了鐵水倒罐作業(yè)，可以降低鋼鐵料消耗及耐火材料消耗，減少煙塵排放，利于實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和清潔生產(chǎn)。同時考慮到榆鋼舊有煉鋼車間的鐵水需求，在新建煉鋼車間加料跨區(qū)域設(shè)立單獨的倒罐區(qū)域，可滿足新建高爐生產(chǎn)的鐵水在新舊煉鋼車間之間的調(diào)運。

煉鋼與軋鋼之間鑄坯運輸采用熱送工藝，較傳統(tǒng)冷裝工藝可以降低能耗、縮短生產(chǎn)周期、降低連鑄坯燒損、提高金屬收得率及降低生產(chǎn)成本。結(jié)合煉鋼與軋鋼車間總圖落差較大的地理現(xiàn)狀，根據(jù)不同軋鋼車間的軋線要求，煉鋼車間與不同的軋鋼車間之間采用不同落差的階梯狀布置，減少了工程填挖方量，節(jié)約投資。

考慮到煉鋼車間各跨間如功能過多必然會影響到物流調(diào)運及穩(wěn)定生產(chǎn)，在設(shè)計時盡量考慮各工序、跨間功能單一、作業(yè)簡單。如在煉鋼車間設(shè)立單獨的廢鋼跨、修包跨等，使煉鋼車間配料及維修等輔助工序與主操作生產(chǎn)工序分開，優(yōu)化了車間生產(chǎn)環(huán)境，簡化了生產(chǎn)調(diào)度。

轉(zhuǎn)爐與精煉設(shè)施共用一套鐵合金給料系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過鐵合金高位料倉下的振動給料機對應(yīng)不同的皮帶機來分別完成對轉(zhuǎn)爐及LF爐鐵合金的供料任務(wù)，并具有合金烘烤功能。通過共用合金給料系統(tǒng)，提高了設(shè)備的集成度，減少了投資，節(jié)約了廠房面積。

在滿足工藝操作需求的前提下，全面優(yōu)化車間各構(gòu)建筑物的面積和高度、車間高跨各層平臺荷載及廠房柱結(jié)構(gòu)。通過優(yōu)化，車間土建投資較傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)廠房下降15%，為業(yè)主節(jié)省大量資金。

設(shè)計創(chuàng)新及優(yōu)化之二：轉(zhuǎn)爐設(shè)備設(shè)計

轉(zhuǎn)爐爐體由爐口、爐帽、爐腹、爐底及附設(shè)于爐體的氣、水配管等幾部分組成。本項目轉(zhuǎn)爐爐體高徑比為1.4，通過調(diào)整耳軸位置、優(yōu)化轉(zhuǎn)爐內(nèi)型耐材砌筑等措施，使轉(zhuǎn)爐正常傾動力矩較國內(nèi)同級轉(zhuǎn)爐2700～3150 KN﹒m有所降低，達到2550KN﹒m，使轉(zhuǎn)爐及傾動部分設(shè)備重量減輕、尺寸減小，降低設(shè)備一次投資及制造難度。轉(zhuǎn)爐爐口采用鑄鐵水冷爐口，便于清理爐渣及調(diào)整爐口微壓差。爐帽段布置水冷管，可對爐體實現(xiàn)有效降溫。同時通過優(yōu)化轉(zhuǎn)爐爐型及爐體結(jié)構(gòu)，降低爐殼及吊掛裝置工作溫度，提高轉(zhuǎn)爐的整體使用壽命。

轉(zhuǎn)爐傾動采用全正力矩操作，事故斷電時，轉(zhuǎn)爐能夠以自身重力返回垂直位置，安全可靠。轉(zhuǎn)爐傾動裝置采用四點嚙合全懸掛—扭力桿平衡裝置，由4臺交流變頻調(diào)速電機驅(qū)動，當(dāng)有1臺電機發(fā)生故障或拆修時，另外3臺電機仍能維持24小時正常工作。通過優(yōu)化轉(zhuǎn)爐傾動力矩，驅(qū)動電機功率由132KW降低為110KW,轉(zhuǎn)爐工作實耗功率降低，節(jié)省生產(chǎn)運行成本。該套傾動裝置結(jié)構(gòu)緊湊先進、占地基礎(chǔ)面積小、運行平穩(wěn)可靠。

轉(zhuǎn)爐托圈為全焊接水冷托圈，采用水冷整體結(jié)構(gòu)形式，能有效地減小托圈熱應(yīng)力，減輕托圈重量，提高托圈的使用壽命，節(jié)約成本。水冷托圈與爐體之間的連接采用三點球鉸支承方式，球鉸支承主要由上下兩個球面副、水平銷軸、活接螺栓等組成。三點球鉸支承和上下部托座一起構(gòu)成了爐體的支承體系，它能保證爐體與托圈在±360O傾動中實現(xiàn)可靠連接，同時能有效地吸收爐體和托圈熱膨脹產(chǎn)生的變形量，且結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝容易，維修方便，安全可靠。

設(shè)計創(chuàng)新及優(yōu)化之三：鋼渣處理

轉(zhuǎn)爐鋼渣全部經(jīng)過熱燜處理，處理后的爐渣經(jīng)過磁選、破碎、篩分等工序回收部分渣鐵后，尾渣為后續(xù)循環(huán)經(jīng)濟區(qū)鋼渣微粉、水泥、制磚等產(chǎn)業(yè)提供原料，減少固廢排放，提高經(jīng)濟效益。

轉(zhuǎn)爐鋼渣熱燜及后續(xù)短流程高效磁選—粒鐵回收生產(chǎn)線，完全符合國家大力推廣的鋼渣“零排放”技術(shù)，并且具有適應(yīng)能力強，運行安全可靠、鋼渣粉化效果好、渣鐵分離程度高、金屬回收率高等特點。該鋼渣熱燜設(shè)施采用中冶東方專有技術(shù)的熱燜工藝制度，鋼渣經(jīng)處理后，粉化效果明顯，除少數(shù)大塊鋼渣不能粉化外，20mm以下粒度能占到85%以上。熱燜后的鋼渣通過挖掘機撈渣，再通過皮帶運輸機輸送至粒鐵回收間，結(jié)合熱燜渣自解粉化粒度的特點，采用二級破碎、閉路循環(huán)、十級磁選、五級篩分的工藝流程，處理后的殘鋼按粒度可分為幾個等級：20mm以上渣鋼、8～20mm的顆粒鋼和粒度不大于8mm的鐵精粉。渣鋼、顆粒鋼返回?zé)掍摴ば?，鐵精粉返回?zé)Y(jié)配料，尾渣可作為生產(chǎn)鋼渣粉的原料。

設(shè)計創(chuàng)新及優(yōu)化之四：車間鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

轉(zhuǎn)爐高跨框架和平臺是整個轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的核心部分，轉(zhuǎn)爐及其附屬設(shè)備主要布置在高跨各層平臺上。通過精確設(shè)備荷載、優(yōu)化平臺梁和框架支撐的布置形式降低結(jié)構(gòu)耗鋼量。在高跨平臺上大量采用具有中冶東方專利技術(shù)的活動平臺，使得工藝設(shè)備安裝、檢修難度降低，檢修周期大大縮短，尤其在汽化冷卻煙道區(qū)域的使用，潛在經(jīng)濟效益巨大。

主廠房鋼結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)形式上打破煉鋼廠房常規(guī)設(shè)計，除轉(zhuǎn)爐高跨區(qū)域廠房柱下柱為實腹柱外，其余區(qū)域廠房柱的下柱部分均使用鋼管混凝土格構(gòu)柱，根據(jù)各跨吊車的軌面標(biāo)高不同分別采用四肢鋼管混凝土格構(gòu)柱或雙肢鋼管混凝土格構(gòu)柱。主廠房鋼結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟指標(biāo)達到行業(yè)內(nèi)同量級煉鋼車間的先進水平，其中廠房柱系統(tǒng)節(jié)約鋼材1/3以上。

節(jié)能環(huán)保措施

在工藝設(shè)計時推行清潔工藝，對煉鋼車間生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的粉塵、廢氣、廢水及固體廢棄物等進行綜合處理，節(jié)能減排，推動企業(yè)又好又快發(fā)展。

轉(zhuǎn)爐一次煙氣采用干法除塵，經(jīng)處理后除塵器出口含塵濃度≦10mg/Nm3，轉(zhuǎn)爐煤氣回收量達到100m3/t鋼，蒸汽回收量達到100kg/t鋼。轉(zhuǎn)爐冶煉二次煙氣、散裝料上料煙塵及鐵合金上料煙塵、爐后吹氬喂絲站等通過設(shè)置捕集除塵罩，采用負壓式長袋低壓脈沖除塵，處理后粉塵排放濃度≦30mg/Nm3。

煉鋼連鑄車間廢水經(jīng)處理后，全部用于車間生產(chǎn)，無生產(chǎn)外排水，基本實現(xiàn)零排放。處理后的水質(zhì)可達到中水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，用于廠區(qū)清潔灑水、綠化用水等，減少新水的補充量。

固體廢棄物根據(jù)不同種類，采用不同處理方法，如鋼渣經(jīng)熱燜處理后經(jīng)破碎篩分回收殘鋼，制作鋼渣微粉等；除塵灰經(jīng)收集壓塊后返回?zé)Y(jié)、煉鋼工序；廢耐火材料由耐材生產(chǎn)廠家回收，經(jīng)粉碎、碾磨、燒制等加工后重新制成耐火材料，供鋼鐵廠循環(huán)使用，實現(xiàn)固體廢棄物100%綜合回收利用。

結(jié)語

榆鋼煉鋼連鑄工程采用成熟的生產(chǎn)工藝流程和合理可靠的設(shè)備配置，在設(shè)計時遵循“成熟、可靠、先進、實用、經(jīng)濟”的原則。在應(yīng)用許多成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷改進、優(yōu)化設(shè)計，為業(yè)主節(jié)約投資。試生產(chǎn)的情況表明，該車間各系統(tǒng)配置合理、設(shè)備能力發(fā)揮充分、工藝及物料流程順暢。

120t轉(zhuǎn)爐煉鋼連鑄車間的建設(shè)，為榆鋼實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級，提高經(jīng)濟效益，支援災(zāi)后重建，培育壯大西部特色產(chǎn)業(yè)，促進西北地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義?！。ㄖ幸睎|方　陳圣鵬）?、?